★ 2021년 4월 30일(금) 조간(온라인 4.29(목) 낮 12:00)부터 보도해주시기 바랍니다.

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<자료문의> 연세대학교 원주의과대학 응급의학과 차용성 교수 ☎ 033-741-1615
침묵의 살인자 일산화탄소 중독 뇌 뿐 아니라 심장에도 흔적을 남긴다. 심장자기공명영상으로 일산화탄소중독에 의한 심근손상 규명

□ 일산화탄소 중독에 동반되는 심장손상이 저산소 때문이 아니라 일산화탄소가 직접 심근에 손상을 입힐 것이라는 연구결과가 나왔다.

○ 한국연구재단(이사장 노정혜)은 차용성 교수(연세대학교) 연구팀이 심장자기공명영상을 통해 일산화탄소 중독에 의한 심근손상의 존재와 패턴을 규명했다고 밝혔다.

□ 급성 일산화탄소 중독으로 매년 7,000명 이상의 환자가 발생하며 중독에 의해 발생한 심장손상은 조기사망이나 심혈관 관련 질환 발생과 연관성이 있는 것으로 나타났다.

○ 하지만 초기 심장 이상이 치료과정에서 심장초음파상 구조와 움직임, 심근효소상승 등이 회복됨에도 어떻게 심근손상이 있었던 환자의 장기적인 예후에 영향을 주는지는 알 수 없었다.

□ 연구팀은 일산화탄소로 인한 심근손상의 존재와 패턴을 비침습적으로 알아보기 위해 104명의 급성 일산화탄소 중독환자를 대상으로 3년에 걸쳐 심장상태를 평가하기 위한 민감한 검사방법인 심장자기공명영상을 실시하였다.

※ 자기공명영상(MRI, Magnetic Resonance Imaging) : 고주파에 체내 수소원자핵이 반응해 만드는 신호를 재구성, 장기의 단면이나 입체영상을 얻어 질병유무를 진단하는 장치

□ 그 결과 환자의 3분의 2 가량에서 심근의 미세손상이 관찰되며 주로 심근의 중간벽(mid-wall)에 섬유화 소견을 보이는 것을 알아냈다.

※ 섬유화(fibrosis) : 세포 사이에 기질 단백질이 과도하게 침착돼 딱딱하게 굳는 현상.

○ 저산소증으로 인한 심근손상에서 주로 관찰되는 심내막층 손상이 아닌 별개의 기전이 존재함을 뒷받침하는 것이다.

※ 심내막층 : 심장을 이루는 근육인 심근의 가장 안쪽 부분. 연구에서 심근을 안쪽부터 1)심내막층, 2)중간벽층, 3)심외막층, 그리고 모든 심근을 다 침범한 4)전층으로 분류하여 분석하였다.

□ 이는 일산화탄소 중독 환자에게심근에 숨겨진 손상이 있을 수 있음을 보여준 것이다.

※ 심장초음파 : 초음파로 직접 보면서 심장의 구조와 움직임을 관찰하고  기능과 혈류 상태를 파악하여 심장질환을 조기에 진단할 수 있는 검사.

□ 일산화탄소에 의한 직접 심근손상 가능성을 시사한 이번 연구결과를 토대로 연구팀은 지속적인 추적관찰을 통해 심근손상과 장기예후와의 관련성을 분석할 계획이다.

○ 이를 통해 심근손상에 따른 급성기 치료 및 합병증 예방과 치료전략 수립을 위한 기초자료를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

□ 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 생애첫연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 심장영상의학 분야 국제학술지 ‘미국심장학회:심장혈관영상지(JACC: Cardiovascular imaging)’에 4월 14일 게재(온라인)되었다.

주요내용 설명

<작성 : 연세대학교 차용성 교수>

논문명	Myocardial Injury and Fibrosis From Acute Carbon Monoxide Poisoning: A Prospective Observational Study
저널명	JACC: Cardiovascular imaging
키워드	carbon monoxide poisoning(일산화탄소중독), complications(합병증), heart(심장), cardiac magnetic resonance imaging(심장자기공명영상), transthoracic echocardiography(심초음파)
DOI	doi.org/10.1016/j.jcmg.2021.02.020
저 자	차용성 교수(교신저자/연세대학교 원주의과대학), 조동혁 교수(제1저자/연세대학교 원주의과대학), 고성민 교수(제1저자/연세대학교 원주의과대학)

1. 연구의 필요성

○ 급성일산화탄소 중독은 석탄연료 사용이 감소하며 줄어드는 추세 였으나 2010년 이후로 증가하여 2018년 국내에서 7,000여명이 급성 일산화탄소 중독으로 치료 받았다.

○ 합병증으로 최근 심장 손상에 대한 연구들이 관심을 받고 있으며 심장 손상은 조기사망 및 심혈관 관련 질환의 발생에 영향을 미칠 수 있다.

○ 원주세브란스기독병원은 급성일산화탄소 중독 환자에 대한 치료 및 연구가 활발한 기관 중 하나로 심근효소를 이용한 연구로 중독 환자의 20%에서 심근 손상이 일어남을 밝힌 바 있다(Emergency Medicine Journal). 그러나 심장기능 이상은 추후 회복함에도 불구하고 심장 손상이 왜 환자의 장기적인 예후에 영향을 주는지는 아직 잘 알려지지 않았다.

○ 우리는 일산화탄소로 인한 심근 손상을 비침습적으로 확인하기 위하여 심장 상태를 평가하는 가장 민감한 검사 기법인 심장 자기공명영상 (MRI)를 통하여 급성기와 중독 후 4-5개월 지나 촬영을 실시하였다.

2. 연구내용

○ 원주세브란스기독병원 응급실로 내원하는 급성일산화탄소중독환자 중 심장효소(troponin I)가 상승한 환자를 대상으로 3년간(2017-2019) 전향적 연구를 진행하였다.

○ 총 104명 환자에 대한 심장 MRI를 촬영하였다. 이중 69%의 환자에서 심근의 미세 손상이 관찰되었다. 손상의 패턴을 분석하였을 때 저산소증으로 인한 심근손상에서 주로 관찰되는 심내막층 손상이 아닌 40% 환자에서 주로 심근의 중간벽(mid-wall)층에 섬유화 소견을 보이는 경우가 가장 많았다.

○ 이는 단순히 저산소증에 의한 심근의 손상이 아닌 다른 형태의 손상 일산화탄소에 의한 심근의 직접 손상 등의 기전이 심근 손상의 주요 기전임을 예측할 수 있다. 또한 4-5개월 지난 후 촬영한 심장 MRI에서도 손상의 패턴은 변하지 않고 지속적으로 관찰되는 경우가 가장 많았다.

○ 이는 일산화탄소중독환자에서 심장 MRI로 관찰하였을 때 무증상의 심근 손상이 흔하다는 것을 시사하며 이러한 손상이 4-5개월 뒤에도 관찰된다는 것을 보여준 첫 보고이다. 이 연구결과는 심장영상의학 분야 권위지인 JACC: Cardiovascular imaging에 수록되었다

3. 기대효과

○ 이번 연구를 통하여 급성일산화탄소중독에 의한 심장관련 합병증으로 증상도 없고 심근효소검사 및 심장초음파상 기능에 이상이 회복 되었는데도 불구하고 드러나지 않는 숨겨진 심근 손상이 2/3 환자에서 흔하게 있음을 심장 MRI를 통하여 처음으로 밝혔다.

○ 또한 손상 기전이 단순히 일산화탄소에 의한 저산소가 아님을 시사한다. 추가 동물 및 임상시험을 통하여 심근 손상의 병태생리를 밝혀나가려 하고 이 환자들을 추적 관찰하여 심장 MRI에서 심근 손상을 보인 환자들의 장기 예후와의 관련성을 분석할 것이다.

○ 또한 이런 위험이 있는 환자들을 선별하는 방법을 개발하고 추적관찰을 통하여 심장 손상을 동반한 환자들의 급성기 치료 및 심장손상으로 인해 생길 수 있는 합병증을 어떻게 예방 및 치료할지 전략을 수립할 수 있을 것이다. 이 연구 결과가 일산화탄소 중독으로 고생하는 환자들의 장기적인 예후 개선에 도움이 되길 바란다.

그림 설명

(그림) 급성일산화탄소중독 환자에서 심장자기공명영상에 의해 발견된 심근손상

총 104명 환자의 심장 MRI를 촬영한 결과 69%의 환자에서 심근의 미세손상이 관찰되었다. 손상패턴을 분석했을 때 104명 중 40%에서 심근의 중간벽 (mid-wall)층에 비가역적인 섬유화(그림의 노란 화살표로 표시된 부분이 섬유화 된 부분) 소견을 보였다.

※ 섬유화(fibrosis) : 세포 사이에 기질 단백질이 과도하게 침착돼 딱딱하게 굳는 현상.

그림설명 및 그림제공 : 연세대학교 원주의과대학 응급의학과 차용성 교수

연구 이야기

<작성 : 연세대학교 차용성 교수>

□ 연구를 시작한 계기나 배경은?

급성일산화탄소중독 환자들에게 심장손상(심근효소수치가 상승하거나 심전도상 변화)이 있을시 추적관찰을 해보니 없는 환자보다 사망률이 높다는 보고가 있었다. 그런데 심장 손상 관련 실시하는 심근효소검사나 심전도 및 심장초음파는 초기 변화가 있어도 시간이 지나면 대부분 정상화 된다. 보통 일산화탄소중독에서 심장손상이 관심을 받지 못한 것도 초기 변화가 있어도 대부분 정상화되기 때문이었다. 그런데 왜 심장손상이 예후에 영향을 미치는지 늘 궁금하였다. 그러던 중 읽은 영상의학 관련 논문이 계기가 되었다. 한 명의 환자에게 중독 후 심장 자기공명영상(MRI)을 촬영하니 심장에는 심근손상이 남아있다는 내용이었다. 환자들에게 이런 소견이 많이 발생한다면 이것은 중장기적인 예후에 특히 심장관련 이벤트 발생에 영향을 줄 수 있을 것이라 생각했다. 그래서 우선 이런 소견이 실제 얼마나 발생하는지를 알아보고 단기적인 예후를 확인하려 하였다. 그래서 이 연구를 시작하게 되었다.

□ 연구 전개 과정에 대한 소개

우리 병원에 급성일산화탄소중독으로 내원한 환자 중 심장질환의 과거력이 없고 초기에 심장효소검사(troponin I)의 상승이 있었던 환자를 대상으로 일주일 이내 심장 MRI를 실시하였고 가능한 환자들에게 4-5개월 전후로 추적 심장 MRI를 실시하였다. 그리고 초기 응급실과 응급실 내원시부터 일주일 이내에 추적 심장초음파를 실시하였다.

□ 연구하면서 어려웠던 점이나 장애요소는 무엇인지? 어떻게 극복(해결)하였는지?

실제 뇌손상으로 의식에 변화가 있거나 인지기능에 문제가 있었던 환자들에게 심장 MRI를 촬영하는 것이 쉽지는 않았다. 심장 MRI 촬영시 호흡을 일시적으로 참아야 하는 등 어려움이 있었다. 그래서 의사, 방사선들이 환자들의 협조를 지속적으로 구하며 촬영하였다.

□ 이번 성과, 무엇이 다른가?

실제 심장근육에 손상이 발생하는 경우가 굉장히 많고 그 패턴이 단순 저산소에 의한 것과 다르다는 것이 매우 중요한 결과이다. 이는 일산화탄소가 심근을 공격하는 주 병태생리가 존재한다는 것이고 이를 추가적으로 알아나갈 것이다.

□ 꼭 이루고 싶은 목표나 후속 연구계획은?

이번 연구를 통하여 1년 추적관찰을 실시했으나 좀 더 장기적인 추적관찰을 통해 심장 MRI 상 손상유무에 따라 환자의 예후에 차이가 나는 지를 알아보는 것은 매우 의미가 있을 것이다. 그리고 실험연구들을 함께 실시하여 심근손상의 원인을 알아나가면 이를 치료할 수 있는 방법들을 연속적으로 연구할 수 있을 것이다. 또한 심장초음파에 대한 추적관찰을 통하여 이를 예측할 수 있는지를 알아보는 것도 중요한 연구주제일 것이다.